浅谈基于调度自动化系统平台的主站AVC系统

薛源

摘 要：龙岩电业局主站AVC系统是基于调度自动化SCADA/EMS系统平台，利用SCADA/EMS高级应用功能对电网潮流进行动态估算，实时监测监控点的电压和功率因数，根据设置的不同时间段、不同运行方式、不同负荷水平等条件给出相应的电压无功控制方案，实现区域、厂站的电压无功自动控制。文章分别从AVC系统的控制模式、控制方案和程序设计三个方面详细了该AVC系统软件。

关键词：调度自动化系统平台；主站AVC系统

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）23-0081-02

1 概 述

随着地区电网调度自动化SCADA（数据采集与监视控制系统）/EMS（能量管理系统）主站系统实用化水平的不断提高，遥信、遥测数据准确性的不断提高，遥控的更加可靠，以及状态估计模块对电网量测在线监视的实现，使得基于调度自动化系统的在线电压无功优化控制系统得以实现。地区电网AVC 系统是调度自动化高层应用软件技术向闭环控制方向的拓展。[1]

龙岩电网调度自动化硬件水平已经具备了实时数据采集和闭环控制的能力，本系统通过完备的高速电力数据通信网络，利用EMS 系统的SCADA 应用功能，在调控中心采集包括母线电压、发电机出力、线路潮流、开关刀闸位置等在内的实时信息，通过监视关口的无功和变电站母线电压，保证关口无功和母线电压合格的条件下进行无功电压优化计算，并通过在调控中心远方改变电网中无功补偿设备的投切，变压器分接头的调整来满足安全经济运行条件，提高电压质量，降低网损。

2 AVC系统介绍

AVC是EMS的重要应用子系统，为减少网络不安全因素和控制命令传输环节，保证控制过程流畅性和可靠性，使系统维护量最小，遂采用与EMS平台一体化的设计方案，在设计体系上，EMS 平台支持AVC 应用子系统功能扩展， 这将为电压无功控制提供统一平台支撑软件。龙岩主站AVC系统是采用山东积成电子iES600EMS系统的高层应用的自动电压控制模块，包括统一的支持软件系统（数据库系统和应用中间件系统等）和统一的SCADA/EMS 平台软件系统，以防止自动化人员因维护多套系统而加大工作量，避免因调度运行人员日常监视操作带来的不适应。

这套地区电网无功/电压优化控制系统具有两种控制模式：优化控制模式和分区控制模式，在优化控制模式下的主要功能有电压校正控制、功率因数校正控制、网损优化控制。根据用户考核和管理的规定可设定上述三个主要功能的优先级。其中电压上下限和功率因数上下限可分时段设置或以计划曲线的方式给出，系统自动的根据负荷水平实现电网的逆调压运行。对控制设备的选择主要根据电压、功率因数、网损的灵敏度分析和设备控制费用综合评估计算得到的综合指标进行选择，实现优化控制，同时最大限度的减少设备的操作次数，提高设备的使用寿命，降低事故率，保证电网运行的安全。当电网部分遥信、遥测数据出现问题使优化计算不能完成时，系统自动切换运行方式为基于规则的分区控制。这种运行方式下，系统可以根据设定的电压、功率因数限值进行变电站级别的无功、电压控制，保证系统的连续稳定运行。在分区控制模式下可根据自定义的控制规则实现对厂站功率因数以及电压的控制。

3 AVC系统的控制方案

3.1 变电站母线电压的校正控制

对监控点的电压进行监视，当出现电压越限时，根据优化计算的结果产生校正控制方案，通过并联补偿设备的投切和变压器分接头的调整来保证监控点的电压在规定的运行区间内。

3.2 关口功率因数的校正控制

对系统关口的功率因数进行监视，当超过给定的运行范围时，根据优化计算的结果选择投切某个并联补偿设备来控制功率因数，保证电压变化不大，网损增加最少或减少最多。

3.3 网损的优化控制

在电压和功率因数都合格的情况下，通过对设备的电压、网损、关口功率因数的灵敏度分析和综合调整指标来选择控制设备。当网损减少小于控制死区值时不控制，根据典型日的负荷曲线预测设备投入或切除后至下一次切除或投入的时间，根据此计算优化电量，如果节约的费用大于设备的控制费和死区时才提出方案。对设备的控制保证电压合格，同时不引起电压的太大变化。

4 AVC系统程序设计

AVC系统能自动根据负荷水平实现电网的逆调压运行，对控制设备的选择主要根据电压、功率因数、网损的灵敏度分析和设备控制费用综合评估计算得到的综合指标进行选择，实现优化控制，同时最大限度的减少设备的操作次数，提高设备的使用寿命，降低事故率，保证电网运行的安全。

4.1 AVC系统特点

①根据PAS拓扑模型自动生成监控点；

②采用潮流计算的灵敏度分析方法；

③引入设备的控制费用，建立了设备控制费用综合评估模型；

④控制方案全部由程序自动生成，有效的解决了三圈变压器的控制问题；

⑤按照短期、超短期负荷曲线实现预控制和逆调压；

⑥多个设备协调控制，如多个110 kV或35 kV的变电站的电源来自于同一个220 kV的变电站，可通过计算自动实现上下级厂站的协调调压。

4.2 系统功能

①程序采用主、辅双模块互为热备运行模式，提高系统运行的可靠性。

②对SCADA采集的数据采取数字滤波，可滤掉电压、无功的扰动，避免或减少误动；

③挂在同一条母线上的不同电容器组不允许同时操作；

④当电容器、变压器保护动作时闭锁设备；

⑤当电容器、变压器动作次数大于本时段内限定的次数/日动总次数时，系统自动报警，设备不可用；

⑥根据实时数据判断变压器是否并列运行，并列运行变压器统一调节；

⑦同一变压器两次调节时间间隔不小于3分钟，同一电容器两次动作时间间隔不少于5分钟；

⑧系统根据实时数据自动生成子关口，并对子关口的功率因数监视；

⑨设备遥控/调成功但数据没有刷新，将该设备禁用；

⑩当没有调节手段时，系统进行报警；

11 具有三种工作方式： 其一，AVC系统完成所有的决策处理，给出控制方案，并执行该控制方案——闭环；其二，AVC系统只监视厂站电压、功率因数的越限情况，不执行控制方案——开环；其三，AVC系统不产生方案——退出。

12 可以设置方案的控制优先级；

13 可根据检修、保护等信息自主决定设备是否可控。

14 图形化显示界面：可直观的显示优化控制方案、关口信息、电压越限信息等；

15 在优化模式下可提供各个设备对关口力率、网损的灵敏度查询。

16 提供各种参数的在线修改。

17 自动记录控制方案的详细信息，

18 未能提出控制方案的给出详细的原因分析。

4.3 功率因数控制限值与缓冲区

AVC功率因数控制限值处设置了一个缓冲区，以便提前给出执行方案，避免控制动作滞后造成的越限。例如，省调考核功率因数指标：当电压小于220 kV时，cosφ应大于等于0.95且小于1，故实际程序设定中设置了一个0.005的缓冲区，当SCADA系统监测到cosφ减小到0.955或者增大到0.995时，AVC程序即开始决策处理，给出执行方案。

4.4 遥测电压合理性检查

为减少控制决策的失误，AVC系统针对每个厂站设置了一个合理的电压上/下限。

4.5 AVC系统软件流程图

龙岩地区电网AVC系统软件流程图，如图1所示。

由图可见，首先从调度自动化采集数据，经状态估计处理数据，送入电压矫正计算模块、功率因数矫正计算模块和网损优化模块进行综合分析，形成变电站变压器分接头调节、电容/电抗器投切等一系列指令，交调控中心控制系统执行。

5 结 语

龙岩地区电网从2003年开始就实现了AVC系统闭环控制运行，现投入AVC闭环控制的厂站共有27个，其中有9个220 kV厂站，15个110 kV站，1个35 kV站，2个10 kV站。共有81台电容器，5台电抗器，41台变压器。长期的运行数据表明，AVC系统的应用提高了10 kV母线电压合格率，合理地使用了调压设备和无功补偿设备，降低了输电网损，大大减轻了调度监控值班人员劳动强度，完善并提高无人值班变电站自动化水平。

参考文献：

[1] 王士政.电力系统控制与调度自动化[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2] 李广军，崔天时，范永存.地区电力调度自动化AVC闭环控制安全策略 [J].农业科技与设备，2008，（2）：61-63.